程控电阻输出装置及程控电阻输出方法与流程

[0001]
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种程控电阻输出装置及程控调节电阻的输出方法。


背景技术：

[0002]
在电力、电子行业中，工控系统大多具有模拟信号检测功能，如对温度、湿度、压力、电压、电流等模拟信号的检测，其功能的实现主要通过传感器采集模拟信号，经过放大、滤波等前端处理后送入mcu的a/d口进行信号解析，从而得到检测结果。工控系统的检测功能越多，控制逻辑就越复杂，程序功能出错的几率也会同步增大。
[0003]
为了加强工控系统程序的稳健性，对程序功能进行仿真测试是必不可少的，仿真测试可从软件仿真和硬件仿真两个方向进行，电阻箱可输出不同阻值的电阻，从硬件角度仿真各类传感器的功能，为mcu提供模拟信号参量，测试相应的程序控制功能。电阻箱的仿真功能可以帮助设计人员提前发现程序逻辑设计的问题，给系统的开发和修正带来帮助。
[0004]
行业上电阻箱大都是机械式的，需要人工调节阻值输出，在仿真测试中效率偏低，因此需要更加高效的程控电阻输出装置及程控电阻输出方法。


技术实现要素：

[0005]
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种程控电阻输出装置及程控电阻输出方法，解决了人工调节电阻箱阻值输出问题。
[0006]
第一方面本发明公开了一种程控电阻输出装置，应用于电阻箱，所述电阻箱包括n个电阻输出单元，所述每个电阻输出单元的阻值为2
n
欧姆，不同所述电阻输出单元的阻值不同，n为正整数，n为小于等于n的自然数，
[0007]
所述程控电阻输出装置包括：接收单元，用于接收设置的目标电阻值；处理单元，用于根据所述目标电阻值获取控制指令；所述处理单元还用于根据所述控制指令从所述电阻箱中选取一个或多个所述电阻输出单元作为选择电阻输出单元，将所有所述选择电阻输出单元串联为电阻阵列，以使所述电阻阵列的输出阻值为所述目标电阻值。
[0008]
可选的，所述处理单元包括：
[0009]
数值分解子单元，用于将待分解电阻值分解为多个不重复的电阻值分解项之和；
[0010]
指令生成子单元，用于根据所述电阻值分解项生成所述控制指令；
[0011]
其中，所述待分解电阻值的初始值为所述目标电阻值，每个所述电阻值分解项为2
n
，n为自然数，不同的所述电阻值分解项不同，
[0012]
所述每一个电阻值分解项对应于一个电阻输出单元，若所述控制指令中包括所述电阻输出单元对应的电阻值分解项，则选取所述电阻输出单元作为所述选择电阻输出单元。
[0013]
可选的，所述每个电阻输出单元包括：
[0014]
精密电阻，阻值为2
n
欧姆，n为自然数；
[0015]
继电器，与所述精密电阻并联，用于根据所述控制指令断开或闭合，
[0016]
若根据所述控制指令选取所述电阻输出单元为选择电阻输出单元，则所述选择电阻输出单元对应的继电器断开，
[0017]
若根据所述控制指令未选取所述电阻输出单元为选择电阻输出单元，则所述电阻输出单元对应的继电器闭合；
[0018]
其中，所述n个精密电阻的阻值为20、2
1
、2
2
、2
3
……
2
n-1
。
[0019]
可选的，所述程控电阻输出装置还包括：移位寄存单元，
[0020]
所述控制指令包括n个分解项指令，所述每一个分解项指令对应一个电阻输出单元，若所述电阻输出单元为所述选择电阻输出单元，则对应的分解项指令为1，若所述电阻输出单元非所述选择电阻输出单元，则对应的分解项指令为0；
[0021]
所述处理单元还用于将所述控制指令发送至所述移位寄存单元，所述发送控制指令至移位寄存单元包括：接收到一个移位时钟信号，发送一个所述分解项指令至所述移位寄存单元；
[0022]
所述移位寄存单元，用于将n个所述分解项指令同时输出至n个所述继电器，每个所述继电器对应一个所述移位寄存单元的输出端。
[0023]
可选的，所述移位寄存单元包含：
[0024]
多个锁存移位寄存器组，所述多个锁存移位寄存器组级联，第一个所述锁存移位寄存器的数据输入端与所述处理单元的数据输出端连接，用于接收所述串行输入的控制指令，
[0025]
所述多个锁存移位寄存器的移位信号输入端与所述处理单元的移位时钟信号输出端连接，用于接收移位时钟信号，
[0026]
所述多个锁存移位寄存器的锁存信号输入端与所述处理单元的锁存时钟信号输出端连接，用于接收锁存时钟信号，
[0027]
所述多个锁存移位寄存器的输出端与所述继电器连接；
[0028]
其中，当前锁存移位寄存器在接收到一个移位时钟信号后，将所述当前锁存移位器寄存器中存储的分解项指令发送至当前锁存移位寄存器的下一级锁存移位寄存器，并从当前锁存移位寄存器的上一级锁存移位寄存器接收新的分解项指令并存储新的分解项指令，
[0029]
当所述控制指令包括的所述分解项指令全部输入所述锁存移位寄存器组后，根据所述锁存时钟信号，将所述控制指令的所有分解项指令同时输出至对应的所述继电器。
[0030]
可选的，所述程控电阻装置输出还包括：
[0031]
继电器驱动单元，所述继电器驱动单元的输入端与所述锁存移位寄存器的输出端连接，所述继电器驱动单元的输出端与所述继电器连接，用于驱动所述继电器。
[0032]
可选的，所述程控电阻输出装置还包括：
[0033]
阻值自检单元，用于检测所述电阻阵列的输出电阻值；
[0034]
所述处理单元还用于根据所述目标电阻值和所述串联电阻阵列的输出电阻值更新所述控制指令，从所述电阻箱中重新选取一个或多个所述电阻输出单元作为更新后的选择电阻输出单元，将所述所有更新后的选择电阻输出单元串联为更新后的电阻阵列，以使所述更新后的电阻阵列的输出阻值为所述目标电阻值。
[0035]
可选的，所述处理单元还包括：
[0036]
误差判断子单元，用于判断所述目标电阻值和所述电阻阵列的输出阻值的差值是否超出预设范围；
[0037]
待分解电阻值更新子单元，用于若所述目标电阻值和所述电阻阵列的输出阻值的差值超出所述预设范围，将所述目标电阻值与所述差值之和作为更新后的所述待分解电阻值。
[0038]
可选的，所述程控电阻输出装置还包括：
[0039]
显示单元，用于显示所述目标电阻值和所述电阻阵列的输出阻值。
[0040]
另一方面本发明还公开了一种程控电阻输出方法，应用了上述电阻箱，所述方法包括：
[0041]
接收设置的目标电阻值；
[0042]
根据所述目标电阻值获取控制指令；
[0043]
检测电阻阵列的输出阻值；
[0044]
根据所述目标电阻值和所述电阻阵列的输出阻值更新所述控制指令，以使所述更新后的电阻阵列的输出阻值为所述目标阻值；
[0045]
其中，所述控制指令用于从所述电阻箱中选取一个或多个所述电阻输出单元作为选择电阻输出单元，将所述所有选择电阻输出单元串联为电阻阵列，以使所述电阻阵列的输出阻值为所述目标电阻值。
[0046]
本发明提供了一种程控电阻输出装置，应用于电阻箱，所述电阻箱包括n个电阻输出单元，所述每个电阻输出单元的阻值为2
n
欧姆，不同所述电阻输出单元的阻值不同，n为正整数，n为小于等于n的自然数，所述程控电阻输出装置包括：接收单元，用于接收设置的目标电阻值；处理单元，用于根据所述目标电阻值获取控制指令；所述处理单元还用于根据所述控制指令从所述电阻箱中选取一个或多个所述电阻输出单元作为选择电阻输出单元，将所有所述选择电阻输出单元串联为电阻阵列，以使所述电阻阵列的输出阻值为所述目标电阻值。本发明，解决了人工调节电阻箱阻值输出问题。
附图说明
[0047]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0048]
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0049]
图1为本申请实施例的一种程控电阻输出装置的框图；
[0050]
图2为本申请实施例的处理单元的框图；
[0051]
图3为本申请实施例的电阻输出单元结构图；
[0052]
图4为本申请实施例的电阻箱结构图；
[0053]
图5为本申请实施例的一种程控电阻输出装置的框图；
[0054]
图6为本申请实施例的移位寄存单元的框图；
[0055]
图7为本申请实施例的一种程控电阻输出装置的框图；
[0056]
图8为本申请实施例的一种程控电阻输出装置的框图；
[0057]
图9为本申请实施例的处理单元的框图；
[0058]
图10为本申请实施例的一种程控电阻输出装置的框图；
[0059]
图11为本申请实施例的一种程控电阻输出方法。
具体实施方式
[0060]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0061]
图1为本申请实施例中一种程控电阻输出装置的框图，所述程控电阻输出装置应用于电阻箱130，所述电阻箱包括n个电阻输出单元，所述每个电阻输出单元的阻值为2
n
欧姆，不同所述电阻输出单元的阻值不同，n为正整数，n为小于等于n的自然数，
[0062]
如图1所示，所述程控电阻输出装置包括：
[0063]
接收单元110，用于接收设置的目标电阻值；
[0064]
处理单元120，用于根据所述目标电阻值获取控制指令；所述处理单元还用于根据所述控制指令从所述电阻箱130中选取一个或多个所述电阻输出单元作为选择电阻输出单元，将所有所述选择电阻输出单元串联为电阻阵列，以使所述电阻阵列的输出阻值为所述目标电阻值。
[0065]
本申请实施例中，所述接收单元110可采用多个按键，如所述程控电阻输出装置的最大输出阻值为7位，则采用7个按键，每个按键对应最大输出阻值的一位。
[0066]
本申请实施例中，若所述目标电阻值为2
n
欧姆，则阻值为2
n
欧姆的直接作为选择电阻输出单元。
[0067]
本申请实施例可由程序控制输出目标电阻值，解决了人工调节电阻值的问题。
[0068]
图2为本申请实施例中处理单元的框图，所述处理单元包括：
[0069]
数值分解子单元221，用于将待分解电阻值分解为多个不重复的电阻值分解项之和；
[0070]
指令生成子单元222，用于根据所述电阻值分解项生成所述控制指令；
[0071]
其中，所述待分解电阻值的初始值为所述目标电阻值，每个所述电阻值分解项为2
n
，n为自然数，不同的所述电阻值分解项不同，
[0072]
所述每一个电阻值分解项对应于一个电阻输出单元，若所述控制指令中包括所述电阻输出单元对应的电阻值分解项，则选取所述电阻输出单元作为所述选择电阻输出单元。
[0073]
本申请实施例中，如所述目标电阻值为15欧姆，则所述数值分解子单元210将15分解为20+2
1
+2
2
+2
4
，则将阻值为20、2
1
、2
2
、2
4
的电阻输出单元作为所述选择电阻输出单元。
[0074]
图3为本申请实施例中电阻输出单元结构图，所述每个电阻输出单元包括：
[0075]
精密电阻rn，阻值为2
n
欧姆，n为自然数；
[0076]
继电器kn，与所述精密电阻rn并联，用于根据所述控制指令断开或闭合，
[0077]
若根据所述控制指令选取所述电阻输出单元为选择电阻输出单元，则所述选择电
阻输出单元对应的继电器断开，
[0078]
若根据所述控制指令未选取所述电阻输出单元为选择电阻输出单元，则所述电阻输出单元对应的继电器闭合；
[0079]
其中，所述n个精密电阻的阻值为20、2
1
、2
2
、2
3
……
2
n-1
。
[0080]
本申请实施例中，如所述目标电阻值为15欧姆，则所述数值分解子单元将15分解为20+2
1
+2
2
+2
4
，则将阻值为20、2
1
、2
2
、2
4
的电阻输出单元对应的继电器断开，其他电阻输出单元对应的继电器闭合。
[0081]
本申请实施例精密电阻阻值为20、2
1
、2
2
、2
3
……
2
n-1
，则所述程控电阻输出装置可输出1欧姆至2
n-1欧姆之间的任意整数阻值，输出阻值可精确到1欧姆。
[0082]
图4为本申请实施例中电阻箱结构图，如图4所示，所述电阻箱包括n个串联的电阻输出单元，本申请实施例中，如所述程控电阻输出装置的输出阻值需求范围在1欧姆至1m欧姆，则只需要20个电阻输出单元即可组成匹配的电阻电路，精密电阻的阻值为20、2
1
、2
2
、2
3
……
2
19
，所述程控电阻输出装置即可控制输出1欧姆至1m欧姆之间的任意整数阻值。
[0083]
图5为本申请实施例中一种程控电阻输出装置的框图，如图5所示，所述程控电阻输出装置还包括：移位寄存单元540，
[0084]
所述控制指令包括n个分解项指令，所述每一个分解项指令对应一个电阻输出单元，若所述电阻输出单元为所述选择电阻输出单元，则对应的分解项指令为1，若所述电阻输出单元非所述选择电阻输出单元，则对应的分解项指令为0；
[0085]
所述处理单元520还用于将所述控制指令发送至所述移位寄存单元540，所述发送控制指令至移位寄存单元540包括：接收到一个移位时钟信号，发送一个所述分解项指令至所述移位寄存单元540；
[0086]
所述移位寄存单元540，用于将n个所述分解项指令同时输出至n个所述继电器，每个所述继电器对应一个所述移位寄存单元540的输出端。
[0087]
本申请实施例中，如所述电阻箱包括20个电阻输出单元所述目标电阻值为15欧姆，则所述数值分解子单元将15分解为20+2
1
+2
2
+2
4
，所述处理单元生成包含20比特位的控制指令：11101000000000000000，第n为对应阻值为2
n-1
的电阻输出单元，则所述控制指令控制阻值为20、2
1
、2
2
、2
4
的电阻输出单元对应的继电器断开，其他电阻输出单元对应的继电器闭合。
[0088]
本申请实施例中，采用移位寄存器传递处理单元对继电器的控制信号，实现1个i/o端口控制多路继电器，大大节省了处理单元的i/o口资源，从而降低电路成本。
[0089]
图6为本申请实施例中移位寄存单元的框图，如图6所示，所述移位寄存单元包含：
[0090]
多个锁存移位寄存器组，所述多个锁存移位寄存器组级联，第一个所述锁存移位寄存器的数据输入端与所述处理单元的数据输出端连接，用于接收所述串行输入的控制指令，
[0091]
所述多个锁存移位寄存器的移位信号输入端与所述处理单元的移位时钟信号输出端连接，用于接收移位时钟信号，
[0092]
所述多个锁存移位寄存器的锁存信号输入端与所述处理单元的锁存时钟信号输出端连接，用于接收锁存时钟信号，
[0093]
所述多个锁存移位寄存器的输出端与所述继电器连接；
[0094]
其中，当前锁存移位寄存器在接收到一个移位时钟信号后，将所述当前锁存移位器寄存器中存储的分解项指令发送至当前锁存移位寄存器的下一级锁存移位寄存器，并从当前锁存移位寄存器的上一级锁存移位寄存器接收新的分解项指令并存储新的分解项指令，
[0095]
当所述控制指令包括的所述分解项指令全部输入所述锁存移位寄存器组后，根据所述锁存时钟信号，将所述控制指令的所有分解项指令同时输出至对应的所述继电器。
[0096]
本申请实施例中，所述锁存移位寄存器的个数与所述电阻输出单元的个数n和所述锁存移位寄存器的位数相关，如本申请实施例中锁存移位寄存器采用8位锁存移位寄存器，所述电阻箱包括20个电阻输出单元，则采用3个8位锁存移位寄存器级联即可。
[0097]
图7为本申请实施例中一种程控电阻输出装置的框图，如图7所示，所述程控电阻装置输出还包括：
[0098]
继电器驱动单元750，所述继电器驱动单元750的输入端与所述锁存移位寄存器的输出端连接，所述继电器驱动单元750的输出端与所述继电器连接，用于驱动所述继电器。
[0099]
图8为本申请实施例中一种程控电阻输出装置的框图，如图8所示，所述程控电阻输出装置还包括：
[0100]
阻值自检单元860，用于检测所述电阻阵列的输出电阻值；
[0101]
所述处理单元820还用于根据所述目标电阻值和所述串联电阻阵列的输出电阻值更新所述控制指令，从所述电阻箱830中重新选取一个或多个所述电阻输出单元作为更新后的选择电阻输出单元，将所述所有更新后的选择电阻输出单元串联为更新后的电阻阵列，以使所述更新后的电阻阵列的输出阻值为所述目标电阻值。
[0102]
本申请实施例中，所述程控电阻输出装置可对电阻箱的输出阻值进行修正，使电阻箱的输出阻值尽可能接近目标阻值。
[0103]
图9为本申请实施例中处理单元的框图，如图9所示，所述处理单元还包括：
[0104]
误差判断子单元923，用于判断所述目标电阻值和所述电阻阵列的输出阻值的差值是否超出预设范围；
[0105]
待分解电阻值更新子单元924，用于若所述目标电阻值和所述电阻阵列的输出阻值的差值超出所述预设范围，将所述目标电阻值与所述差值之和作为更新后的所述待分解电阻值。
[0106]
本申请实施例中，如设置预设范围为(-5,5)，目标电阻值为80欧姆，电阻自检单元测量电阻阵列输出阻值为90欧姆，则处理单元判断目标电阻值和电阻阵列的输出阻值的差值超出预设范围，重新将70欧姆作为待分解电阻值。
[0107]
图10为本申请实施例中一种程控电阻输出装置的框图，如图7所示，所述程控电阻输出装置还包括：
[0108]
显示单元1070，与所述处理单元1020连接，用于显示所述目标电阻值和所述电阻阵列的输出阻值。
[0109]
本申请实施例中，所述显示单元可采用多组8段数码管，每个所述8段数码管显示所述目标阻值或所述电阻阵列的输出阻值的一位。
[0110]
图11为本申请实施例中一种程控电阻输出方法，如图11所示，应用了上述电阻箱，所述方法包括：
[0111]
s111：接收设置的目标电阻值；
[0112]
s112：根据所述目标电阻值获取控制指令；
[0113]
s113：检测电阻阵列的输出阻值；
[0114]
s114：根据所述目标电阻值和所述电阻阵列的输出阻值更新所述控制指令，以使所述更新后的电阻阵列的输出阻值为所述目标阻值；
[0115]
其中，所述控制指令用于从所述电阻箱中选取一个或多个所述电阻输出单元作为选择电阻输出单元，将所述所有选择电阻输出单元串联为电阻阵列，以使所述电阻阵列的输出阻值为所述目标电阻值。
[0116]
本申请实施例提供了一种程控电阻输出装置和电阻输出方法，可根据输出阻值需求范围来设置电阻箱中电阻输出单元的个数，电阻箱中串联的电阻数量由继电器控制，可通过选择电阻箱中的电阻输出单眼控制电阻箱的输出阻值，实现可编程控制电阻值输出的功能；
[0117]
本申请实施例使用锁存移位寄存器组成级联网络，传递处理单元对继电器的控制信号，实现1个处理单元的数据i/o端口控制多路继电器，大大节省了i/o端口资源，从而降低电路成本。
[0118]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0119]
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。